在中小型轧机中轧钢
中小型轧钢厂轧钢
钢的轧制包括在两个以相同圆周速度沿相反方向（即一个顺时针方向和第二个逆时针方向）驱动的轧辊之间通过材料（通常称为机车车辆），并且它们之间的距离略小于进入它们的钢截面的厚度。在这些条件下，辊子夹住材料并将其输送的厚度减小，长度增加，宽度可能有所增加。这是所有金属成型工艺中使用最广泛的工艺之一，因为它具有更高的生产率、对轧制产品的严格控制和更低的运营成本。轧制能够生产在其整个长度上具有恒定横截面的产品。轧钢工艺可以轧制多种形状和截面。
钢材的轧制是一种用于钢材塑性变形的金属成型工艺。塑性变形是由通过旋转辊施加的压缩力引起的。高压缩应力是由于轧辊和钢材表面之间的摩擦造成的。钢材在安装在轧辊机架上的一对轧辊之间受到挤压，从而使被轧钢材的厚度减小，长度增加。
型钢一般分多道轧制，其道次由初始输入材料与成品最终横截面的比例决定。每次道次和形式的横截面积都减小，并且机车车辆的尺寸逐渐接近所需的轮廓。
由于要求大变形，轧制大多在高温下进行，称为热轧。热轧产生通常无残余应力的轧制产品。然而，结垢是热轧过程中的一个主要问题，因此难以保持尺寸精度。
轧制产品的最终尺寸质量由精轧机内的轧制机架决定。最终产品的尺寸精度取决于许多因素，包括初始坯料尺寸、轧辊道次、温度、微观结构、轧辊表面质量、轧辊和机架刚度以及轧件/轧辊摩擦条件。
轧钢厂是进行钢材轧制的地方。它由一个或多个轧机机架以及一些辅助设备组成，在这些设备中执行与轧钢相关的辅助操作。中小型轧钢厂轧钢一般采用越野轧钢厂进行。
该轧机因轧辊架的布置而称为越野轧机。在这些轧机中，轧机机架的中心线相互平行，被轧材料垂直于轧制方向移动。在这些轧机中使用传送台和滑台来反转工件的行进方向并将其从一组轧机机架传送到另一组轧机机架。越野轧机的特点之一是工件必须足够短，以便在另一件转移到它之前，一件可以离开轧机机架。
从广义上讲，轧机由一组轧机机架以及一系列执行轧制和辅助操作的设备组成。待轧钢材料从坯料输送到再加热炉，在此加热到轧制温度。在轧机中进行的不同操作包括（i）在轧机中轧制加热的钢材，（ii）将正在轧制的材料从一个轧机机架转移到另一个轧机机架，（iii）车削或扭曲和剪切一些轧机的材料，(iv) 轧制后的钢材运输，(v) 在一些轧机的冷床上冷却轧制材料，(vi) 轧制产品的切割、标记或冲压，以及 (vii) 修整、包装和运输到成品库存。中小型轧机轧制工艺流程图如图1所示。
图1 越野轧机轧制工艺流程图
越野型轧机布局用于低产能的轧机。由于工厂可用空间有限，通常采用这种布局。越野型轧机布局限制了可从轧机轧制的钢材的最大长度。
越野轧机是热轧机，通常用于轧制圆钢、方钢、扁钢或型钢等异型钢。异型钢通常有一个通用名称，即“长材”。
越野型轧机由多个轧机机架组成，这些轧机机架的布置使工件不会同时在一个以上的轧机机架上。由于轧辊机架并排放置，工件被横向转移到各个机架的轧辊咬合处。在许多越野轧机中，工件的轧制是在两个方向上进行的。在这种轧机中，由于每道次后轧制方向都发生了变化，因此对轧制产品的质量有积极的影响。
在每次通过时，截面都会减少，长度也会相应增加。这意味着需要有设施可以在每个机架上取出最长的钢材，这自然适用于轧机的两侧。
在使用单个驱动器的越野轧机中可能实现的最大压下量存在限制，特别是当它被设计为一次在轧机中轧制多于一块钢材时。因此，进料钢材的尺寸通常相当小。此外，在这种轧机中，两个高机架的设置方式可以使第一个机架的上辊在高度上与第二个机架的下辊相对应，依此类推，允许工件沿轧辊前后交替加工。站线。如果在同一个越野总成中有两高和三高机架的组合，三高机架的中心辊对应于相关联的两高单元的从动辊。
另一种安排是在越野机架之前有一个粗轧机架，其中仅进行奇数道次（例如 3 到 5 次），然后钢材可以进入越野机架。这种布局也可以用来滚动更大横截面的输入材料。
在越野轧机中，与任何其他热轧机一样，轧制是在钢材的再结晶温度以上进行的。在这些轧机中轧制过程中，在轧制过程中变形的晶粒会再结晶，保持等轴显微组织并防止钢材加工硬化。在这种轧制中，热轧钢材的力学性能和变形引起的残余应力方向性很小。
长材通常分多道轧制，其道次由初始输入钢材的横截面与成品的最终横截面之比决定。每一道次轧制截面面积减小，被轧钢材的形状和尺寸逐渐接近所需轮廓。
越野轧机中使用的轧辊机架是两个高机架或三个高机架。越野轧机通常由几台两辊机架或三辊机架或两者组合组成。
一个两高的轧辊架有两个轧辊。在顶部的一个称为顶辊，而另一个称为底辊。在两台高架轧机中，轧制仅在一个方向上。反方向轧制时，轧机应反转。如果轧机不倒转，则使用套头式两高机架。在这种情况下，经过一个道次轧制的钢材通常在轧辊顶部上方转移到进料侧，以便在下道次进一步轧制。
三辊轧机由上辊、中辊、下辊三辊组成。钢材沿一个方向通过两个轧辊进料，然后通过另一对反向进料。中间卷在每次喂食中都很常见。三个高辊机架用于反转被轧钢筋的方向，而不反转电机和齿轮传动的旋转方向。一个间隙（底部和中间辊之间）将钢筋沿一个方向输送，而另一个间隙（顶部和中间辊之间）将钢筋沿另一个方向输送。要将杆从下部间隙的高度移动到上部间隙，可以使用倾斜台。还使用了其他移动酒吧的方法，例如升降台可以上下移动整个桌子。
在两个高辊机架中，一个轧辊（顶部或底部）或两个轧辊都被驱动。在三个高辊机架的情况下，一个或两个辊被驱动，而平衡辊通过摩擦旋转。三高机架驱动两辊时，通常是上下辊驱动，中辊摩擦驱动。
扭矩和功率是滚动的两个重要组成部分。扭矩是施加在轧辊上以产生旋转运动的力的量度，同时通过向轧辊施加扭矩并通过工件张力向轧机施加动力。在轧机中，动力主要以四种方式消耗，即（i）使钢变形所需的能量，（ii）克服摩擦力所需的能量，（iii）小齿轮和动力传输系统中的动力损失，以及 (iv) 各种电机的电气损耗。
中小型轧机一般采用单传动，所有轧机机架均采用越野布置。在上游的粗加工机架的情况下，粗加工机架可以具有单独的驱动器。驱动器由 (i) 足够容量的电动机、(ii) 传动皮带、(iii) 飞轮、(iv) 齿轮组、(v) 小齿轮架和 (vi) 联轴器组成。这些磨机通常使用交流（交流）电机，因为速度控制对于此类磨机来说不是一个重要问题。
轧辊通常是轧机中主要且非常昂贵的消耗品。轧辊用于在轧机中轧钢，其性能取决于许多因素，包括使用的材料和它们在使用期间所承受的载荷。轧辊设计受轧制载荷、轧制强度和轧制可用扭矩的限制影响。轧辊的材料应能承受使机车车辆发生塑性变形而本身不发生塑性变形的载荷。
在特定轧机机架中是否使用铁辊或钢辊取决于它们必须执行的特定职责。铁辊可以是灰铁辊、合金铁辊、清冷或定冷辊、复合或双相辊、不定冷辊或球墨铸铁辊，而钢辊可以是铸钢辊或锻钢辊。选择轧辊时要考虑的重要特性包括韧性、抗热裂性、冲击载荷或耐磨性。任何特定轧辊的选择取决于生产需求、初始成本和所需的具体质量等问题。与轧辊制造商密切合作以确保尽可能满足这些要求。
成型产品在带槽的辊之间滚动。凹槽是由配合辊上的辊式车床切割而成的。这些凹槽形成钢材料通过的通道以获得目标横截面。在获得最终形状之前，被轧制的钢材要经过许多道次。轧辊道次分为 (i) 粗加工道次或分解道次，(ii) 引导道次，和 (iii) 精加工道次。粗加工路径旨在减少横截面积。前导道次逐渐使横截面接近最终形状，而精加工道次为钢材提供最终或所需的横截面。
轧制是在带槽的轧辊之间进行的。协作辊中两个相对的凹槽形成一个道次，这与道次后预期的工件横截面形状相对应。每次通过后，横截面减小，其形状变得更接近最终产品的形状。后续道次形状的开发及其在轧辊上的适当位置称为轧辊道次设计。
轧辊需要进行减少被轧钢横截面的繁重工作。轧辊必须承受来自正常和异常轧制的各种应力、载荷，并且在轧制过程中随着轧辊磨损而变化。预计进一步的辊不会断裂、剥落或磨损。他们还有望在不引起任何问题的情况下提供出色的性能。在轧制条件下，轧辊与钢材接触的接触面发生磨损，而辊体和辊颈的其他部位不发生塑性变形或疲劳，而是处于高负荷状态。近年来，轧制技术有了很大的改进和变化，但轧辊始终是轧机的关键部件。
轧辊是轧机的工具，是轧机中最昂贵的消耗品。在许多情况下，轧辊用于执行其使钢变形的职责的方式很大程度上取决于轧辊道次设计。轧辊道次设计的目的是 (i) 在公差范围内生产正确的轮廓，并具有良好的表面光洁度（无表面缺陷），(ii) 以最低的成本获得最高的生产率，(iii) 最小的轧辊磨损，(iv) 容易工作，以及 (v) 最佳能源利用。
工作精度和速度以及轧辊寿命都与轧辊道次设计和轧辊材料的选择有关。轧制道次设计的轧制顺序受轧制载荷、轧制强度和轧制可用扭矩的限制。轧辊道次设计也是为了确保轧辊的物理尺寸和材料能够承受轧制过程中产生的最重载荷。
轧辊的材料很重要，因为它必须能够承受使机车车辆发生塑性变形而本身不发生塑性变形的载荷。在热钢的轧制中，这不是一个难题，如果铁或钢轧辊在比轧件温度低得多的温度下运行，则它们是合适的。轧辊材料的选择是铸铁还是钢（铸造或锻造）取决于轧辊要执行的特定任务以及重要性能，例如表面韧性、抗热裂或抗冲击载荷或耐磨性能。任何特定卷的选择取决于生产需求、初始成本和所需的特定质量。
轧辊材料对于估算轧辊必须承受的载荷很重要。此外，它还建议哪种磨机尺寸最适合给定的产品范围，以确保磨机的合理工作效率。可能涉及轧辊寿命的最重要的单一因素之一是轧辊材料的磨损性能。
轧辊为了平稳旋转以及抵抗不同的力需要“轴承”。滚动轴承是为了满足轧机的基本需要，即钢材的平滑轧制。它们是减少摩擦的装置，可为轧辊提供支撑，从而以最小的能量损失进行有效滚动。轴承的设计应能承受高滚动载荷、重冲击、变速和高温。除此之外，轴承的设计还应能够承受水垢、污垢和水的侵入。对降低功耗、改善轧制状况具有重要作用。
支撑轧机机架中的轧辊的轧辊轴承承受高负荷。特定负载也很高。为了使轴承能够可靠地承受滚动力，它们应具有较高的承载能力。另一方面，这些轴承的可用安装空间受到限制，尤其是与轴承的截面高度有关。
磨机轴承的尺寸可在额定转速下抵抗分离力。轴承类型和样式决定了轧机机架容量。滑动轴承（青铜或纤维）或滚子轴承是中小型长材轧机最常用的轴承。
在钢的热轧过程中，热量传递到轧辊。如果不冷却，热量积聚会导致轧辊温度升高到与轧制材料相同的温度。在这个阶段，轧辊也会发生塑性变形。为了从辊上除去热量，应用冷却水。应控制冷却水的应用，以使水不会落在轧辊入口处的轧材上。万一发生这种情况，它只会冷却机车车辆，在轧辊和机车车辆之间形成蒸汽袋，并且废水可以更好地用于轧辊的另一侧。为了最大限度地减少轧辊磨损，轧辊冷却水必须尽可能靠近轧件离开轧辊的位置。
在长材热轧机中，导向设备在轧辊道的入口和出口处引导轧件，使轧件顺利轧制。导向设备应坚固、准确、稳定。轧机导向设备对保证轧件的表面质量起着重要作用。导轨设计用于长材轧制中通常遇到的各种尺寸和形状的坯料。
导向设备通常按三种方式分类，即（i）相对于工作台的位置（例如入口导向器和出口导向器等），（ii）构造方法，以及（iii）机车车辆和车辆之间的摩擦类型导向设备的工作元件（如滑动或滚动等）。
中小型越野轧机一般采用滑动式进出导轨，也称为静导轨。这些导轨的设计基于滑动摩擦。这些导向装置通常包括一个导向箱、两个安装在导向箱中、位于轧机轧制线的相对两侧并在其相邻面上具有纵向延伸通道的相对块、桥接各个通道并成形为紧密配合的金属板。机车车辆的侧面穿过导轨，以及通过与板外表面接触的通道使水循环的装置。
与中小型轧机相关的辅助设备
与中小型轧机相关的主要辅助设备如下。
- 除鳞设备 - 在一些轧机中使用夹送辊代替高压水喷射系统来打破氧化皮，使其在第一辊机架轧制之前掉落下来。
- 为了运输机车车辆，一些轧机使用辊道输送机。一些轧机为机车车辆的横向移动使用传输网格或滑轨传输。
- 冷床 - 这些类型的轧机中使用的冷床是滑动式的，能够容纳一整个长度的棒材。棒材通过大气自然冷却在冷床上冷却。
- 这些工厂在三个地方使用了剪刀。一些轧机使用冷剪将进料切割到炉中，使其在轧制后仅产生一个冷床。在其他一些工厂中，进入熔炉的进料可容纳两倍的冷却床长度。该材料在粗轧机上轧制，热轧棒材经热剪剪成两段，然后送入越野轧机轧制后得到冷床长度。在所有情况下，来自轧机冷床的冷却棒材都会进行冷剪，以进行端部切割并将棒材切割成标准长度。
- 剪切后的钢筋会被送至标准长度桩或各种长度桩，在此处进一步冷却至环境温度。冷却后，产品会被堆放或捆扎并捆扎好发送给客户。
制造工艺